JPH04148482A - Method and device for fuzzy pattern recognition - Google Patents
Method and device for fuzzy pattern recognitionInfo
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Landscapes
- Character Discrimination (AREA)
- Devices For Executing Special Programs (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、ファジィ理論を利用して、例えば手書き文字
のように厳密な形状に限定されない図形を境界のあいま
いな図形によって評価するファジィパターン認識の方法
と、それを実施するための装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention utilizes fuzzy theory to evaluate figures that are not limited to exact shapes, such as handwritten characters, using figures with ambiguous boundaries. This invention relates to a method and an apparatus for carrying out the method.
[従来の技術]
従来知られているパターン認識技術の対象は、一般に形
状が厳密に規定された図形であるが、手書き文字のよう
に厳密な形状に限定されない図形でも認識対象として受
は入れる技術にニューラルネットを用いる方法がある。[Prior Art] Conventionally known pattern recognition techniques generally target figures whose shapes are strictly defined, but this technology also accepts figures that are not limited to exact shapes, such as handwritten characters, as recognition targets. There is a method using neural networks.
これは、予め認識対象についての学習をすることによっ
てニューラルネッ)・ワークを形成し、それに認識すべ
きパタンを人力することにより、認識結果を得るもので
ある。In this method, a neural network is formed by learning about the recognition target in advance, and a recognition result is obtained by manually inputting the pattern to be recognized into the neural network.
しかし、ニューラルネット法は学習という作業を必要と
し、識別すべきパターンの候補が増えるたびに再学習が
必要であること、ニューラルネットがブラックボックス
であること、更に、認識対象の信号を取り込む装置の経
年変化等により、識別すべきパターンの候補の特徴に変
化が認められた場合、それを装置の動作に反映すること
が難しいこと等の欠点がある。However, the neural network method requires learning, and relearning is required each time the number of pattern candidates to be identified increases.The neural network is a black box. If there is a change in the characteristics of the pattern candidate to be identified due to changes over time, etc., there is a drawback that it is difficult to reflect this change in the operation of the device.
方、最近では、ファジィ理論の応用分野の1つとしてパ
ターン認識が考えられている。従来のファジィ理論を応
用したパターン認識の方法は、例えば[この部分の近傍
に縦の線がある」のように、図形の特徴に関する知識を
複数個持っでいてそれらを−っ一つチエツクすることを
基本とじている。Recently, pattern recognition has been considered as one of the application fields of fuzzy theory. Conventional pattern recognition methods that apply fuzzy theory involve having knowledge about multiple features of a figure, such as ``There is a vertical line near this part,'' and checking them one by one. It is basically closed.
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、従来のファジィ理論による方法では、ソ
フトウェアを含むシステム開発に際して図形の特徴に関
する知識を獲得する作業(ルール作成作業)が必要であ
り、パターン認識においては、図形の特徴抽出アルゴリ
ズムが必要になる。[Problem to be solved by the invention] However, conventional methods based on fuzzy theory require work to acquire knowledge about the characteristics of shapes (rule creation work) when developing systems including software. A feature extraction algorithm is required.
そのため、多くのルールとファジィ集合のメンバシップ
関数を必要とし、処理が複雑になるという問題点があっ
た。Therefore, many rules and membership functions of fuzzy sets are required, resulting in a problem that the processing becomes complicated.
従って、本発明の目的は、ニューラルネットのようなブ
ラックボックスではなく、学習や知識獲得ルールの作成
及び複雑な特徴抽出アルゴリズムを必要とせず、ファジ
ィ理論を利用して効率的且つ精度の良いパターン認識を
行う方法と装置を提供することにある。Therefore, the purpose of the present invention is to achieve efficient and accurate pattern recognition using fuzzy theory, rather than using a black box such as a neural network, and without the need for learning or knowledge acquisition rules or complex feature extraction algorithms. The purpose of this invention is to provide a method and apparatus for doing so.
[課題を解決するだめの手段]
本発明の方法は、ファジィ集合を規定するメンバシップ
関数に基づいてパターン認識を行うものであって、認識
対象の画像に対応した画像信号を入力し、その画像信号
を当該画像に対応した21m信号に変換し、予め設定し
たファジィ集合のメンバシップ関数の適合度の組み合わ
せに基づいて前記2値信号と境界のあいまいな図形とを
比較することにより、がj記画像の評価値としての確信
度を算出することを特徴とする。[Means for solving the problem] The method of the present invention performs pattern recognition based on a membership function that defines a fuzzy set. By converting the signal into a 21m signal corresponding to the image, and comparing the binary signal with a figure with an ambiguous boundary based on a combination of fitness degrees of membership functions of a fuzzy set set in advance, It is characterized by calculating a confidence level as an evaluation value of an image.
本発明の装置は、上記の方法を実施するものであって、
認識対象の画像を読み取って得られる画像信号を入力す
る信号入力部と、入力された画像信号を当該画像に対応
した2値信号に変換する信号変換部と、ファジィ集合を
規定する3次元メンバシップ関数を1個以上設定し、該
メンバシップ関数の適合度を組み合わせることにより境
界のあいまいな図形を形成するメンバシップ関数設定部
と、前記メンバシップ関数の適合度の組み合わせを指標
として前記2値信号と前記図形とを比較することにより
、前記画像の評価値としての確信度を演算して出力する
演算部とを備えたことを特徴とする。The apparatus of the present invention implements the above method, and comprises:
A signal input unit that inputs an image signal obtained by reading an image to be recognized, a signal conversion unit that converts the input image signal into a binary signal corresponding to the image, and a three-dimensional membership that defines a fuzzy set. a membership function setting unit that sets one or more functions and forms a figure with ambiguous boundaries by combining the fitness degrees of the membership functions; and a calculation unit that calculates and outputs a certainty factor as an evaluation value of the image by comparing the image and the graphic.
本発明においては、更に認識対象の画像人力を複数個の
図形パターンと照合し、最も確信度の高いパターンに分
類してもよい。In the present invention, the image to be recognized may be further compared with a plurality of graphical patterns, and the patterns may be classified into patterns with the highest degree of certainty.
[作用]
本発明によれば、画像の存在する2次元平面を形成する
ための座標軸にファジィ集合に対する適合度を与える座
標軸を加えた3次元空間において、任意の形状の等適合
度線によって形成されるメンバシップ関数が予め設定さ
れる。そして、認識対象の画像に対応した画像信号が人
力されると、その画像信号が当該画像に対応した2値信
号(0゜l)に変換され、その2値信号のうちlの値を
持つドツトの座標(座標点)が求められる。予め設定し
たメンバシップ関数に対する、入力された座標点の適合
度の組み合わせに基づいて、前記2値信号で形成される
図形と境界のあいまいな図形とが比較され、その結果と
して前記画像の評価値である確信度が算出される。[Operation] According to the present invention, in a three-dimensional space in which a coordinate axis for forming a two-dimensional plane on which an image exists and a coordinate axis for giving a degree of conformity to a fuzzy set are added, a plane is formed by lines of equal conformity of an arbitrary shape. Membership functions are set in advance. Then, when an image signal corresponding to the image to be recognized is input manually, that image signal is converted into a binary signal (0°l) corresponding to the image, and a dot with a value of l is converted into a binary signal (0°l) corresponding to the image. The coordinates (coordinate points) of The figure formed by the binary signal and the figure with ambiguous boundaries are compared based on the combination of the suitability of the input coordinate points with respect to the preset membership function, and as a result, the evaluation value of the image is determined. A confidence level is calculated.
更に、画像に対応した入力は、境界のあいまいな他の図
形と比較照合され、最も確信度の高いパターンに分類さ
れ、分類結果と確信度が出力される。Furthermore, the input corresponding to the image is compared with other figures with ambiguous boundaries, classified into the pattern with the highest degree of certainty, and the classification result and degree of certainty are output.
このように、2値信号で表わされる画像入力に対してm
−の数式で表わされる3次元メンバシップ関数を用いる
ことで、入力変数空間内に任意の形状(例えば楕円)の
境界を有するファジィ領域を設定し、精度の良いパター
ン認識を実現することができる。In this way, m
By using the three-dimensional membership function expressed by the formula -, it is possible to set a fuzzy region with a boundary of an arbitrary shape (for example, an ellipse) in the input variable space and realize highly accurate pattern recognition.
[実施例]
第1図は、実施例のファジィパターン認識装置の構成を
示すブロック図である。[Example] FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a fuzzy pattern recognition device according to an example.
この装置は、認識対象の画像を表わす信号を人力する画
像信号人力部1と、入力された画像信号を当該画像に対
応しまた2値信号に変換する信号変換部2と、画像識別
のためのファジィ集合を規定する3次元メンバシップ関
数を1個以上設定すると共に、当該3次元メンバシップ
関数の適合度を組み合わゼで、境界のあいまいな図形を
形成するための情報を格納するメンバシップ関数設定部
3と、信号変換部2から送られた2値信号とメンバシッ
プ関数設定部3から送られた図形信号とを社較すること
により、認識対象の評価値とし2ての確信度を算出し、
更に境界のあいまいな他の図形と比較して最も確信度の
高いパターンに分類し、認識結果とする演算処理部4と
、その認識結果を画面に表示し或は印字するための信号
とじ−〔出力する認識結果出力部5とを備える。This device consists of an image signal human input section 1 that manually generates a signal representing an image to be recognized, a signal conversion section 2 that converts an input image signal into a binary signal corresponding to the image, and a signal conversion section 2 that converts an input image signal into a binary signal corresponding to the image. Set one or more three-dimensional membership functions that define a fuzzy set, and set a membership function that stores information for forming a figure with ambiguous boundaries by combining the fitness of the three-dimensional membership functions. By comparing the binary signal sent from the signal conversion section 2 and the graphical signal sent from the membership function setting section 3, the certainty factor 2 is calculated as the evaluation value of the recognition target. ,
Furthermore, there is an arithmetic processing unit 4 which classifies the pattern into the one with the highest degree of certainty compared to other figures with ambiguous boundaries and generates the recognition result, and a signal binding unit which displays the recognition result on a screen or prints it out. It also includes a recognition result output unit 5 that outputs the recognition result.
この装置において、画像信号入力部1は、認識対象の画
像を走査する光を発生する光源と、その光源からの光で
画像を読み取って得られた光信号を電気信号に変える光
電変換器とを含んで構成される。In this device, an image signal input unit 1 includes a light source that generates light for scanning an image to be recognized, and a photoelectric converter that reads the image using the light from the light source and converts the obtained optical signal into an electrical signal. It consists of:
信号変換部2は、画像信号入力部1から送られた画像信
号を後述のような0.]の2値信号に変換するA/D変
換器を含む。また、画像の大きさに対する補正を行う補
正回路を含む。例えば 画像が上下につぶれた形になっ
ている場合には、その形を十−トに引き伸ばす操作を行
う。The signal conversion unit 2 converts the image signal sent from the image signal input unit 1 into 0. ] includes an A/D converter that converts the signal into a binary signal. It also includes a correction circuit that corrects the size of the image. For example, if the image is squashed vertically, you can stretch it to ten squares.
メンバシップ関数設定部3は、これに接続した入力手段
6からの人カレーより、認識すべき形状を判断するため
に必要な1個以上の3次元メンバシップ関数を設定する
と共に、それらのメンバシップ関数の組み合わせ方と適
合度の拡張範囲を記憶するメ千りで構成される。このよ
うにして形成される図形パターンは、認識されるべき候
補の全てが記憶される。その内容については、後で詳細
に説明する。The membership function setting section 3 sets one or more three-dimensional membership functions necessary for determining the shape to be recognized from input means 6 connected to the membership function setting section 3, and determines the membership of these functions. It consists of 1,000 memorabilia that stores how to combine functions and the extended range of fitness. In the graphic pattern formed in this way, all candidates to be recognized are stored. The contents will be explained in detail later.
入力手段6は、認識したい形状を調整し或は変更するた
めに操作者が操作するキーボード等の操作手段、或は表
示のためのCRT等のデイスプレィから成る。The input means 6 includes an operation means such as a keyboard which is operated by the operator to adjust or change the shape to be recognized, or a display such as a CRT for display.
演算処理部3は、次の動作を実行するようにプログラム
されたCPUで構成される。その動作は後で詳細に説明
するように、信号変換部2から送られた2値信号と、メ
ンバシップ関数設定部3で組み合わされた3次元メンバ
シップ関数による図形情報とを照合し、両者の一致する
程度を算出する。この照合は、認識されるべき候補の全
ての図形パターンについて行われる。そして、その一致
する度合を確信度として、照合した形状を表わす信号(
形状番号あるいは形状の名称等)と共に確信度を表わす
信号を出力するものである。The arithmetic processing unit 3 is composed of a CPU programmed to execute the following operations. As will be explained in detail later, its operation is to compare the binary signal sent from the signal conversion section 2 with the graphic information based on the three-dimensional membership function combined in the membership function setting section 3, and to Calculate the degree of matching. This matching is performed for all graphic patterns that are candidates to be recognized. Then, using the degree of matching as the confidence level, a signal (
This outputs a signal representing the confidence level (shape number, shape name, etc.).
次に、実施例によるパターン認識の原理と方法を説明4
る。Next, we will explain the principles and methods of pattern recognition using examples 4.
Ru.
(A)メンバシップ関数の設定
まず、1個以上の3次元メンバシップ関数を組み合わせ
て、認識すべき図形の形状に対応する3次元メンバシッ
プ関数を設定する。(A) Setting of Membership Function First, one or more three-dimensional membership functions are combined to set a three-dimensional membership function corresponding to the shape of the figure to be recognized.
例えば、x−y直交座標及び適合度から成る3次元空間
内に、第2図に示すような楕円形の等適合度線を有する
メンバシップ関数’rJえる。ここで図中の記号を以下
のように定義する。For example, in a three-dimensional space consisting of x-y orthogonal coordinates and degrees of fitness, a membership function 'rJ having an elliptical line of equal fitness as shown in FIG. 2 is created. Here, the symbols in the figure are defined as follows.
なお、簡単のため、原点を基準点(3次元メンバシップ
関数を最も簡単に記述するための中心点)とする。For simplicity, the origin is assumed to be the reference point (the center point for describing the three-dimensional membership function most simply).
11x、y、Rx、Ry)・0 等適合度線の楕円形状
を与える関数
tx = f(x)
x−L面におけるつり鏡型メ
ンバシップ関数
1゜
g (y)
y−jy面におけるつり鏡型メ
ンバシップ関数
R。11x, y, Rx, Ry)・0 Function giving elliptical shape of isofitness line tx = f(x) Hanging mirror membership function in x-L plane 1゜g (y) Hanging mirror in y-jy plane Type membership function R.
二適合度lの楕円形の等適合
度線のX軸方向の半径
dy
二適合度lの楕円形の等適合
度線のy軸方向の半径
X
:Xについてのファジィ・エ
ントロピーに比例するパラ
メータ
dy
:yについてのファジィ・エ
ントロピーに比例するパラ
メータ
X
任意の点(x、y)を含む等適
合度線と適合度lの等適合
度線との、x−tゆ断面上での
距離
dy
任意の点(x、yl を含む等適
合度線と適合度lの等適合
度線との−3’−jy断画面上の
距離
3次元メンバシップ関数に
よって与えられる点(x、yl
の適合度
なお、説明の便宜上、適合度tを1.、1.に分けて記
述するが、1.1x、 1yは事実上同一の座標軸であ
る。Radius in the X-axis direction of an elliptical isofitness line with two degrees of fitness l Radius in the y-axis direction of an ellipse isofitness line with two degrees of fitness l: Parameter dy proportional to the fuzzy entropy of X : Parameter X proportional to fuzzy entropy for y Distance dy on the x-t plane between the isofitness line containing any point (x, y) and the isofitness line with goodness of fit l Arbitrary The distance on the -3'-jy cross section between the isofitness line including the point (x, yl) and the isofitness line with the goodness of fit l.The point (the goodness of fit of x, yl) given by the three-dimensional membership function For convenience of explanation, the fitness degree t will be described separately into 1. and 1., but 1.1x and 1y are practically the same coordinate axes.
このとき、任意の点fx、y)を含む等適合度線は次の
ようになる。In this case, the equal compatibility line including the arbitrary points fx, y) is as follows.
また、 1、。Also, 1.
1、についてのメンバシップ関数は と表わされる。The membership function for 1 is It is expressed as
ここで、 復号の−はX。here, - for decoding is X.
yが正側 の部分、 +はX yが負側の部分を表わす。y is positive The part of + is X y represents the negative side part.
t8断面上および3’−jy断画面上は、着目する等 適合度線と基準点の距離は、 それぞれ RX”rX+ R,+r。Focus on the t8 cross section and the 3'-jy cross section, etc. The distance between the goodness of fit line and the reference point is Each RX"rX+ R, +r.
になるので、
X
=aXf”n箇[
・・・・(4)
dy
=aμ−丁「丁
・・・・(5)
従って、これらより
0 ・・
・(6)このとき、第1項と第2項の分母の 0内が
同じ形でないと、tについての陽関数には変形できない
。そこで、
mxn (Rx/ax、 Ry/ay) = Sm
−・・・(71を求め、 O<s<s、
の範囲から適当なSの値を選び、R,−d、 R,−
d。Therefore, from these, 0...
・(6) In this case, unless the 0 portions of the denominators of the first and second terms have the same shape, it cannot be transformed into an explicit function with respect to t. Therefore, mxn (Rx/ax, Ry/ay) = Sm
-...(calculate 71, O<s<s,
Select an appropriate value of S from the range of R,-d, R,-
d.
=S ・・・・(8)
a x a y
となるd、、 d、を求める。すなわちd、= l(X
−a、s ・=・(9)dν
=Ry−ayS・・・(lO)
を求め、等適合度線の関数を次式のように変形する。=S...(8) Find d,, d, which makes a x a y. That is, d, = l(X
−a, s ・=・(9) dν
=Ry-ayS...(lO) is determined, and the function of the isofitness line is transformed as shown in the following equation.
(fR,−d、) /ax+ f二in t 120
・・・(1
1)ここで、復号の−はx、yが正側の部分、+はx、
yが負側の部分を表わす。(fR, -d,) /ax+ f2 in t 120
...(1
1) Here, - in decoding is x, y is the positive side, + is x,
y represents the negative side part.
・・(12)
この式の幾何学的な意味は、第3図に示すように、本来
の楕円形に対し直線部分を付は加えて近似した形状であ
ることを表している。この式より・・・(13)
S+17丘璽「〉0
・・・(14)
但し、 lxl<d、のときx=d−、lyl〈dyの
ときy=dyとして計算する。また、第2図のように、
着目する等適合度線が適合度lの楕円の外側にある場合
、()内は正の値になる。(12) The geometrical meaning of this equation is that, as shown in FIG. 3, it is a shape that is approximated by adding straight line parts to the original ellipse. From this formula...(13) S+17 Hill Seal "〉0...(14) However, when lxl<d, calculate as x=d-, and when lyl<dy, calculate as y=dy. Also, the second As shown,
If the isofitness line of interest is outside the ellipse of fitness l, the values in parentheses are positive.
同様にして、着目する等適合度線が適合度1の楕円の内
側にある場合にも、全く同じ式が得られる。但し、この
場合、任意の点(x、y)が近似した等適合度線の直線
部分に存在するときは、lx l <d。Similarly, when the isofitness line of interest is inside an ellipse with a goodness of fit of 1, exactly the same equation can be obtained. However, in this case, when any point (x, y) exists in the straight line portion of the approximated isofitness line, lx l <d.
且つlyl<d、となって()内は正の値になり、槽内
部分にあるときは()内は負の値になる。In addition, lyl<d, and the value in parentheses becomes a positive value, and when it is in the tank, the value in parentheses becomes a negative value.
適合度lの楕円の内側(あるいは外側)が−様に適合度
1の領域になる場合は、上記の条件によって判断し、値
を与える。If the inside (or outside) of the ellipse with fitness level l falls into a region with fitness level 1 in a −-like manner, it is determined based on the above conditions and a value is given.
例として、第4図falに示すような「8」の文字図形
に対する3次元メンバシップ関数は、(14)式より次
のようになる。As an example, the three-dimensional membership function for the character figure "8" as shown in FIG. 4 fal is as follows from equation (14).
■中心点がf6.14)で半径が3.5の円を適合度I
とする3次元楕円メンバシップ関数の適合度の範囲を[
−1,1]に拡張した場合(第5図)・・(15)
■中心点が(6,6)で半径が4.5の円を適合度lと
する3次元楕円メンバシップ関数の適合度の範囲を[−
1,1]に拡張した場合(第6図)・ ・(16)
第7図(c)に示すように、上記■■の2つの3次元楕
円メンバシップ関数の組合わせによって作られる次の関
数を、上記の文字図形「8」に対する3次元メンバシッ
プ関数とする。■A circle with a center point of f6.14) and a radius of 3.5 has a fitness degree I
Let the range of fitness of the three-dimensional elliptic membership function be [
-1,1] (Figure 5)...(15) ■Fitment of a three-dimensional elliptic membership function whose fitness l is a circle whose center point is (6,6) and radius of 4.5 The range of degrees [-
1, 1] (Fig. 6) (16) As shown in Fig. 7 (c), the following function is created by combining the two three-dimensional elliptic membership functions of ■■ above. Let be the three-dimensional membership function for the above character figure "8".
t = max(t+、 tz)
=i17)ここで、適合度の範囲を[−1,1]に拡
張した理由は、不適当な入力座標値に対しては−(マイ
ナス)の評価値を与えるためで、例えば後述の適用例に
おいて、真っ黒な画像信号が入力された時、後述の適合
度の総和が小さい値になるようにするためである。t = max(t+, tz)
= i17) Here, the reason for expanding the range of fitness to [-1, 1] is to give a - (minus) evaluation value to inappropriate input coordinate values. For example, in the application example described below. This is to ensure that when a pitch-black image signal is input, the total sum of degrees of conformity, which will be described later, becomes a small value.
(B)画像入力の変換
画像読取装置lで入力画像を読み取り、信号変換部2で
大きさの補正を含む2値信号への変換を行う。(B) Conversion of Image Input The input image is read by the image reading device 1, and converted into a binary signal including size correction by the signal converter 2.
第4図(al に示す例により説明すると、この場合、
第4図fb)に示すよう(二 「8」の文字を包含する
領域をX軸方向に12個、y軸方向に19個の領域に分
割し、各領域を文字の形に対応した2値信号に変換する
。ここで、空白の領域は2値信号の0に変換し、黒の領
域は2値信号の1に変換する。大きさの補正としては、
上下左右それぞれの端から2つ目の黒領域が上下左右そ
れぞれの端がら2列目に入るようにする。To explain with the example shown in FIG. 4 (al), in this case,
As shown in Fig. 4fb), the area containing the character "8" is divided into 12 areas in the Convert it to a signal.Here, the blank area is converted to a binary signal of 0, and the black area is converted to a binary signal of 1.As for size correction,
Make sure that the second black area from the top, bottom, left, and right ends is in the second column from the top, bottom, left, and right ends.
このとき、第7図(bl に示すように、12X 19
228個の領域のうちn;35個の領域に2値信号の1
(黒)が与えられる。At this time, as shown in Figure 7 (bl), 12X 19
n out of 228 areas; binary signal 1 in 35 areas
(black) is given.
(C)入力画像の適合度の演算
tAlで設定したメンバシップ関数tに対し、fBlで
得られたn個の黒領域(2値信号(0,1)のうち1の
値を持つドツト)の適合度の総和T、と、領域1個当り
の平均適合度S+=T+7nとを求める。(C) Calculating the goodness of fit of the input image For the membership function t set by tAl, the n black areas (dots with a value of 1 among the binary signals (0, 1)) obtained by fBl are The total fitness T and the average fitness per region S+=T+7n are determined.
上記の例では、第7図fbl fc)に示すように、n
=35個の黒領域の座標値によって算出される適合度の
総和Tl=28、領域1個当りの平均適合度S 、 =
28/35=0.8となる。In the above example, as shown in Figure 7 fbl fc), n
= Total sum of suitability calculated from the coordinate values of 35 black areas Tl = 28, average suitability per area S, =
28/35=0.8.
FD+Dl的な形状の適合度の演算
(C)と同様に、最も理想的な形状の図形が人力された
場合の適合度の総和T2と平均適合度S2を求める。Similar to the FD+Dl shape compatibility calculation (C), the total compatibility T2 and average compatibility S2 are calculated when a figure with the most ideal shape is created manually.
最も理想的な「8」の場合は、第7図fdl fc)に
示すように、40個の黒領域の適合度の総和T238、
領域1個当りの平均適合度52=38/40=0.95
となる。In the case of the most ideal "8", as shown in FIG.
Average fitness per region 52 = 38/40 = 0.95
becomes.
(E)確信度の算出
fcl と(Dlの結果から、適合度の総和の比率TI
/T2と平均適合度の比率S、/S2を加算して2で割
ることにより、確信度を算出する。(E) Calculation of confidence From the results of fcl and (Dl, the ratio TI of the total fitness
The confidence level is calculated by adding /T2 and the average fitness ratio S, /S2 and dividing by 2.
上記の例では、確信度は となる。In the example above, the confidence is becomes.
なお、適合度の総和の比率T、/T、は、場合によっで
は1を越えてしまうが、その場合は無条件に1とする。Note that the ratio T, /T, of the total fitness degree exceeds 1 in some cases, but in that case it is unconditionally set to 1.
すなわち、m1n(T’ l/T 2.1 )とする。That is, m1n(T'l/T2.1).
次に、第2の例について説明する。Next, a second example will be explained.
これは、第8図(at に示すようなrA3の文字図形
を識別する例である。This is an example of identifying the character figure of rA3 as shown in FIG. 8 (at).
+A+メンバシップ関数の設定
第8図fc)に示すように、3次元楕円メンバシップ関
数を3つ組み合わせることにより、「A」の文字図形に
対する3次元メンバシップ関数を形成する。+A+Membership Function Setting As shown in FIG. 8 fc), a three-dimensional membership function for the character figure of "A" is formed by combining three three-dimensional elliptic membership functions.
FB+画像人力の変換
第8図fb)に示すように、 12X19=228個の
領域のうちn−37個の領域に2値信号の1 (黒)が
うえられる。FB+Image Human Power Conversion As shown in Figure 8 fb), a binary signal of 1 (black) is placed in n-37 areas out of 12×19=228 areas.
fcl入力画像の適合度の演算
+A)で設定したメンバシップ関数に対し7、(B)で
得られたn個の黒領域の適合度の総和T1と、領域1個
当りの平均適合度S1=ゴ、/nとを求める。Calculation of the fitness of the fcl input image + 7 for the membership function set in A), the sum T1 of the fitness of the n black areas obtained in (B), and the average fitness per area S1 = Find Go, /n.
この例では、第84 (b) fc)に示すように、n
37個の黒領域の適合度の総和T、=30、領域1個当
りの平均適合度S 、 =30/37=0.81となる
。In this example, n
The total suitability of the 37 black areas T, = 30, and the average suitability per area S, = 30/37 = 0.81.
fD)理想的な形状の適合度の演算
最も理想的な「A」の場合は、第8図fd) (c)に
示ずように、40個の黒領域の適合度の総和T 2 =
:38、領域1個当りの平均適合度52=38/400
95となる。fD) Calculating the degree of conformity of the ideal shape In the case of the most ideal “A”, as shown in Figure 8 fD) (c), the sum of the degrees of conformity of the 40 black areas T 2 =
:38, average fitness per region 52 = 38/400
It becomes 95.
fE)確信度の算出
fcl と(Dlの結果から、適合度の総和の比率T、
/T2と平均適合度の比率S+/Szを加算して2で割
ることにより、確信度を算出する。fE) Calculation of confidence From the results of fcl and (Dl, the ratio T of the total fitness degree,
The confidence level is calculated by adding /T2 and the average fitness ratio S+/Sz and dividing the result by 2.
上記の例では、確信度は となる。In the example above, the confidence is becomes.
以」この手順において、(A)は最初の装置設計の段階
で行われ、FDi も予め計算しておけばよいので、繰
返しパターン認識を行う場合は、(Bl 、 (C1i
E)の手順を行っだ番づでよい。In this procedure, (A) is performed at the initial device design stage, and FDi only needs to be calculated in advance, so when repeating pattern recognition is performed, (Bl, (C1i
The number in which step E) was performed is sufficient.
最終的には、確信度がある閾値を越λだとぎ1こ特定の
形状に一致したものと覆る。認識対象の形状を複数の特
定形状と照合し”C形状分類をする場合には、最も確信
度の高いものに分類する。Ultimately, if the confidence exceeds a certain threshold value, λ is determined to match a specific shape. When the shape to be recognized is compared with a plurality of specific shapes and classified into "C shapes," the shape with the highest degree of certainty is classified.
[発明の効果]
以上のように、本発明によれば、2つの入力変数で表わ
される画像人力に対し単一の数式で表わさrする:3次
元メンバシップ関数を用いることで、入力変数空間内に
任意の形状(例えば楕円)の境界を有するファジィ領域
を設定し、精度の良いパター ン認識を実現することが
できる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, by using a three-dimensional membership function to express an image force represented by two input variables using a single formula, By setting a fuzzy region with a boundary of an arbitrary shape (for example, an ellipse), highly accurate pattern recognition can be achieved.
学習等の手間がかかる作業によらず、人間の持つ画像イ
メージを利用して効率良くパターン認識ができる装置が
提供される。To provide a device that can efficiently perform pattern recognition using images held by humans without requiring laborious work such as learning.
メンバシップ関数のパラメータを適宜変更するだけで、
認識したい図形の形状を人為的&J容易に変更できるの
で、汎用性と使い勝手の良いバタン認識装置が得られる
。Just change the membership function parameters accordingly.
Since the shape of the figure to be recognized can be easily and artificially changed, a versatile and easy-to-use slam recognition device can be obtained.
認識結果に対して確信度が与えられるので、パターン認
識装置として有効に利用できる範囲が拡大する。Since a degree of certainty is given to the recognition result, the range of effective use as a pattern recognition device is expanded.
3次元メンバシップ関数を用いることにより、適合度に
基づいて認詣結果に対する確信度を算出できるので、認
識結果として得られた形状と確信度を指標として動作を
決定する意思決定支援シスラムやファジィエキスパー1
−システムの入力部として利用することができる。By using a three-dimensional membership function, it is possible to calculate the confidence level of the recognition result based on the degree of fitness, so it is possible to use decision support systems and fuzzy experts that determine actions using the shape and confidence level obtained as the recognition result as indicators. 1
- Can be used as an input part of the system.
第1図は本発明の実施例のファジィパターン認識装置の
構成を示すブロック図、
第2図は本発明で用いられる3次元メンバシップ関数の
例を示す〆
第3図は第2図の3次元メンバシップ関数に直線部分を
付加した形状となる場合の説明図、第4図(a) (b
)は本発明の実施例で識別する文字図形の一例とその形
状に対応した2値信号を示す図、
第5図及び第6図は実施例で用いる3次元メンバシップ
関数の形状を示す図、
第7図は第4図の文字図形を識別する手順の説明図、
第8図は別の文字図形を識別する手順の説明図である。
1 ・・・画像信号入力部
2・・・信号変換部、
3 ・・メンバシップ関数設定部、
4・・・・演算処理部、
5−・・・認識結果出力部、
6・・入力手段。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a fuzzy pattern recognition device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an example of a three-dimensional membership function used in the present invention. FIG. Explanatory diagrams of the case where a straight line part is added to the membership function, Figure 4 (a) (b
) is a diagram showing an example of a character figure to be identified in the embodiment of the present invention and a binary signal corresponding to the shape; FIGS. 5 and 6 are diagrams showing the shape of a three-dimensional membership function used in the embodiment; FIG. 7 is an explanatory diagram of the procedure for identifying the character/figure shown in FIG. 4, and FIG. 8 is an explanatory diagram of the procedure for identifying another character/figure. 1... Image signal input unit 2... Signal conversion unit, 3... Membership function setting unit, 4... Arithmetic processing unit, 5-... Recognition result output unit, 6... Input means.
Claims (2)
いてパターン認識を行う方法において、 認識対象の画像に対応した画像信号を入力し、前記画像
信号を当該画像に対応した2値信号に変換し、予め設定
したファジィ集合のメンバシップ関数の適合度の組み合
わせに基づいて前記2値信号と境界のあいまいな図形と
を比較することにより、前記画像の評価値としての確信
度を算出することを特徴とするファジィパターン認識方
法。(1) In a method of performing pattern recognition based on a membership function that defines a fuzzy set, inputting an image signal corresponding to an image to be recognized, converting the image signal into a binary signal corresponding to the image, The system is characterized in that a confidence level as an evaluation value of the image is calculated by comparing the binary signal and a figure with an ambiguous boundary based on a combination of fitness degrees of membership functions of a fuzzy set set in advance. Fuzzy pattern recognition method.
いてパターン認識を行う装置において、 認識対象の画像を読み取って得られる画像信号を入力す
る信号入力部と、 前記画像信号を当該画像に対応した2値信号に変換する
信号変換部と、 ファジィ集合を規定する3次元メンバシップ関数を1個
以上設定し、該メンバシップ関数の適合度を組み合わせ
ることにより境界のあいまいな図形を形成するメンバシ
ップ関数設定部と、 前記メンバシップ関数の適合度の組み合わせを指標とし
て前記2値信号と前記図形とを比較することにより、前
記画像の評価値としての確信度を演算して出力する演算
部と を備えたことを特徴とするファジィパターン認識装置。(2) A device that performs pattern recognition based on a membership function that defines a fuzzy set, comprising: a signal input unit that inputs an image signal obtained by reading an image to be recognized; A signal conversion unit that converts into a value signal, and a membership function setting that sets one or more three-dimensional membership functions that define a fuzzy set, and forms a figure with ambiguous boundaries by combining the goodness of fit of the membership functions. and an arithmetic unit that calculates and outputs a confidence level as an evaluation value of the image by comparing the binary signal and the figure using a combination of goodness of fit of the membership function as an index. A fuzzy pattern recognition device characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2274355A JP2909604B2 (en) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | Fuzzy pattern recognition method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04148482A true JPH04148482A (en) | 1992-05-21 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH05342334A (en) * | 1992-06-05 | 1993-12-24 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Security system |
JP2007058811A (en) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Matsushita Electric Works Ltd | Pattern matching method |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6415885A (en) * | 1987-07-09 | 1989-01-19 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Method and device for generating dictionary pattern |
JPH01290090A (en) * | 1988-05-17 | 1989-11-21 | Meidensha Corp | Dictionary production method |
-
1990
- 1990-10-12 JP JP2274355A patent/JP2909604B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007058811A (en) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Matsushita Electric Works Ltd | Pattern matching method |
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